CN201386573Y - 一种三角活塞旋转压缩膨胀机 - Google Patents

Abstract

一种三角活塞旋转压缩膨胀机，包括封闭的固定套筒以及位于套筒内的转子，在套筒壁上设置有循环介质进口和介质出口，所述的转子包括外转子以及位于外转子内偏心设置的内转子，外转子内设置有空腔，内转子位于空腔内，在外转子上分别设置有中心对称的供循环介质进出的外转子进口、外转子出口以及中心对称的小喷油孔。本实用新型结构设计合理，通过介质循环吸收空气中的热量和水分，并通过介质循环以及自身热量的释放实现整个装置热能到机械能的转换，相对现有的能量转换装置而言，提高了热功相互转换的功效，并且能够将空气中的水分冷凝成水而排出来加以利用。

Description

一种三角活塞旋转压缩膨胀机

技术领域

本实用新型涉及一种动力机械，具体地说是一种三角活塞旋转压缩膨胀机。

背景技术

空气的热量与水分是巨大而取之不尽、用之不竭的资源，如何将这部分热量与水分转换加以利用一致是人们研究的难题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种可吸收空气中的热能与水分并将热能转换为机械能而将水分冷凝成水的三角活塞旋转压缩膨胀机。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种三角活塞旋转压缩膨胀机，包括封闭的固定套筒以及位于套筒内的转子，在套筒壁上设置有循环介质进口和介质出口，所述的转子包括外转子以及位于外转子内偏心设置的内转子，外转子内设置有空腔，内转子位于空腔内，在外转子上分别设置有中心对称的供循环介质进出的外转子进口、外转子出口以及中心对称的小喷油孔。

内转子周边均布有三条凸起的棱边，两棱边之间侧壁为凸出的弧形，外转子空腔内壁设置有中心对称的两条凸肋，两凸肋两边侧壁为凹入的弧形，两凸肋以及凸肋两边的空腔侧壁截面形状与三棱边以及棱边之间侧壁截面形状转动轨迹一致，即内转子棱边与外转子内壁动态接触滑动。并且外转子进口为扇形。

本实用新型结构设计合理，通过介质循环吸收空气中的热量和水分，并通过介质循环以及自身热量的释放实现整个装置热能到机械能的转换，相对现有的能量转换装置而言，提高了热功相互转换的功效，并且能够将空气中的水分冷凝成水而排出来加以利用。

附图说明

附图1为本实用新型实施例整体结构示意图；

附图2为本实施例内转子结构示意图；

附图3为本实施例外转子结构示意图；

附图4为本实施例曲线图。

具体实施方式

为了本领域技术人员理解，以下将结合附图实例对本实用新型作进一步详细描叙：

如附图1～3所示，本实施例所揭示的三角活塞旋转压缩膨胀机包括封闭的固定套筒8以及位于套筒8内的转子，在套筒8壁上设置有循环介质进口9和介质出口10。转子包括外转子2以及位于外转子2内偏心设置的内转子1，外转子2内设置有空腔，内转子1位于空腔内，在外转子2上分别设置有中心对称的供循环介质进出的外转子进口5、外转子出口6以及中心对称的小喷油孔7。内转子1周边均布有三条凸起的棱边11，两棱边之间侧壁为凸出的弧形12，外转子2空腔内壁设置有中心对称的两条凸肋21，两凸肋21两边侧壁为凹入的弧形，两凸肋21以及凸肋21两边的空腔侧壁截面形状与三棱边以及棱边之间侧壁截面形状转动轨迹一致，即两凸肋两边侧壁为凹入的弧形，两凸肋21以及凸肋21两边的空腔侧壁截面形状与三棱边运动轨迹以及棱边之间侧壁截面形状形成接触的动态配合。并且外转子进口为扇形。

当内转子1与外转子2按照规定顺时针方向旋转时，就能周而复始的在内转子1和外转子2之间形成吸气腔3和压缩膨胀腔4。热力循环介质由封闭的固定套筒介质进口9进入，从外转子进口5被扇吸进入吸气腔3，机油由外转子2喷油孔7连续喷射进入吸气腔3，经过压缩膨胀腔4进行压缩膨胀做功排气的热力循环过程，从外转子出口6高速旋转喷射出来，然后从封闭的固定套筒8介质出口10出来，从而周而复始地完成吸气与压缩膨胀做功排气的热力学逆向热力循环过程，并且使内转子1和外转子2获得反冲推动力作用而加速旋转，减少了其热力循环做功的乏气，优化、完善了热功相互转换的方式，提高了其热功相互转换的功效和速度。特别是其按照热力学逆向循环的热力循环过程都处于温度较低的范围内，因而并无热力循环介质和机油会被高温破坏而燃烧消耗的可能性，从而可以向其热力循环过程喷入较多的机油，进一步增强其热功相互转换的功效和速度，并且具有润滑、密封、冷却、消声以及缓冲减震的作用。

本实用新型方案是在已有的自转型三角活塞旋转式发动机基础上的创新改进，因而具有先进性和实用新颖性，由于其内转子1和外转子2在运行旋转时，周而复始地形成吸气腔3和压缩膨胀腔4，能够随着旋转周而复始完成热力学逆向循环吸气与压缩膨胀做功排气过程以及圆滑的过渡，并无现有发动机曲轴连杆以及活塞式的往复运动所存在的缺陷与能量损耗，从而提高了其转换功效和速度，而且其外转子进口5与外转子出口6乃至喷油孔7均采用了对称的偶数，从而提高了其功效和运转的动平衡与转速。另外，外转子进口5上采用高速旋转扇形进口，从而获得了进气扇吸作用，进一步提高了转换功效和转速，而外转子出口6采用了喇叭形出口，即采用了可获得反冲作用力的高速喷射而旋转的小型缩放喷管，也进一步提高了转换功效和转速。并且外转子喷油孔7同时连续喷入具有提高转换功效和润滑密封冷却消声清洁以及获得缓冲减震作用的机油，减少了热力循环吸气与压缩膨胀做功排气过程的乏气，优化完善提高了其热功相互转换的方式，从而提高了热功转换的功效和转速。因此，一方面可取代已有制冷循环系统中的制冷压缩机，还可进一步达到同时高效制冷、制水与产生机械动力的目的，而且不受时间和地点限制；另一方面也可以取代现有的蒸汽轮机，采用独特的热力学逆向循环方式，而不是传统的热力学正向循环方式，从而达到高效节能与发电等目的。

图4所示为本实用新型最佳自转型三角活塞旋转压缩膨胀机在用于制冷制水与发电循环系统之理论循环的曲线图。从该图可知：

1.该循环通过自转型三角活塞旋转压缩膨胀机，以消耗一定压缩功作为补偿与反馈而转变提高到高温热源的一定热量为1-2-2’-3-4-1所包围的面积。

2.该循环通过蒸发器的制冷量，也就是通过蒸发器从低温热源吸收转移提高到高温热源的一定热量为a-1-4-b-a所包围的面积。

3.该循环高温热源的一定热量，也就是通过自转型三角活塞旋转压缩膨胀机，以消耗一定压缩功作为补偿与反馈而转变提高到高温热源的一定热量与通过蒸发器从低温热源吸收转移提高到高温热源的一定热量的二者之和，即第1项与第2项之和为a-1-2-2’-3-4-b-a所包围的面积。

根据热力学能量守恒与能量转换转移定律，此高温热源的热量由于是高温高压制冷剂蒸气，即点2的排气温度可超100℃，排气压力可超15kgf/c m²，不但品位高，而且具有的能量大，特别是具有的潜热非常巨大。因而可望理论上全部通过热功转换的方式转变成机械功输出发电而又重新回复循环到低温热源，因而其全部转变成机械功输出也为a-1-2-2’-3-4-b-a所包围的面积。其中除去一小部份的1-2-2’-3-4-1所包围面积的机械功作为补偿与反馈，剩下大部分的机械功则输出发出多余的发电量为a-1-4-b-a所包围的面积。

显然根据热力学关于理论循环能量守恒与能量转换转移计算分析，上述自转型三角活塞旋转压缩膨胀机在用于制冷制水与发电循环系统之理论循环发出多余发电量的面积即第2项，远远大于通过自转型三角活塞旋转压缩膨胀机以消耗一定压缩功作为补偿与反馈的面积即第1项，而且其倍数可以高达数倍左右。尤其第1项是完全可以在循环过程中，反复来回进行补偿与反馈的相互转换而不会自行消耗损失的。由此可见该循环不但能够无偿地无需消耗任何燃料或能量地几乎不受时间地点等限制地达到同时高效制冷制水与发电等目的，而且其效率也是非常高的，这里需要说明的是其实在蒸发器中还可同时将空气中的水分冷凝成水而排出来加以利用。真可谓人类为了解除全球温室效应而变暖与能源“枯竭”及全球水荒等危机所梦寐以求的一大法宝。

通过上述分析，根据能量守恒原则，本装置将空气中所谓的“废热”通过热功转换的方式将其转换为有用的机械能，进而推动发电机发电加以利用。根据热力学第二定律可知，单一热源的热机不可能存在，热机工作必须有一个高温热源和另一个低温热源，本装置循环过程充分利用了第二定律，因而并没有违背能量守恒以及热力学第二定律。

本装置利用空气制冷制水与发电，不但能够达到同时不受时间、地点限制地高效制冷制水与发电等目的，既高效节能环保清洁安全经济方便，又可再生能源与水源，显然比现有的水力发电、风力发电和太阳能光照发电的方式更具优越性。因为后三种发电都不可避免地受到时间地点等限制，并且太阳能光照发电不但成本高，而且效率很低。至于核能发电不但投资大成本高，而且具有巨大的潜在危险性。另外还有所谓的核聚变发电恐怕实现也是遥遥无期，可望而难为之。

Claims (3)

1.一种三角活塞旋转压缩膨胀机，包括封闭的固定套筒(8)以及位于套筒内的转子，在套筒壁上设置有循环介质进口(9)和介质出口(10)，其特征在于：所述的转子包括外转子(2)以及位于外转子内偏心设置的内转子(1)，外转子内设置有空腔，内转子位于空腔内，在外转子上分别设置有中心对称的供循环介质进出的外转子进口(5)、外转子出口(6)以及中心对称的小喷油孔(7)。

2.根据权利要求1所述的三角活塞旋转压缩膨胀机，其特征在于：内转子周边均布有三条凸起的棱边(11)，两棱边之间侧壁为凸出的弧形(12)，外转子空腔内壁设置有中心对称的两条凸肋(21)，两凸肋两边侧壁为凹入的弧形，两凸肋以及凸肋两边的空腔侧壁截面形状与三棱边以及棱边之间侧壁截面形状转动轨迹一致。

3.根据权利要求2所述的三角活塞旋转压缩膨胀机，其特征在于：所述的外转子进口为扇形。

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